JP2009288015A - 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速かつ容易に検査対象の欠陥検査を行うことができる欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供すること。
【解決手段】搬送路において搬送される検査対象の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、前記搬送路の撮像位置における検査対象の有無を検出する検出手段と、前記検出手段が有と判定している間に、前記撮像位置における検査対象を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、前記検出手段が有と判定している間に、前記撮像手段によって生成された画像データに基づいて、前記検査対象の全ラインよりも少ないライン単位で欠陥検出処理を順次行う欠陥検出手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、搬送路において搬送される検査対象の欠陥を検査する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。

従来、搬送路上において搬送される枚葉などの検査対象の異物、汚れ又は疵などの欠陥を検査する種々の欠陥検査装置が利用されている。これら欠陥検査装置としては、ラインＣＣＤカメラによって検査対象全面の画像データを撮像し、この全面の画像データを解析することにより、欠陥の有無を判定するものが知られている。例えば、枚葉フィルムの全面画像を撮像し、この全面画像から検査有効領域を抽出し、さらに、抽出された有効領域内の欠陥を検査する欠陥検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
これにより、搬送路上の検査対象の欠陥の有無が検査される。
特開２００７−１３９６６６号公報

しかしながら、上記のような欠陥検査装置では、検査対象の全面の画像データを読み取る必要があるため、大容量のメモリが必要になってしまうだけでなく、次々に搬送されてくる検査対象の時間間隔が短いと、欠陥検査の処理が終了する前に次の検査対象が搬送されてきてしまうため、欠陥検査を行うことができなくなってしまうという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、迅速かつ容易に検査対象の欠陥検査を行うことができる欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、搬送路において搬送される検査対象の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、前記搬送路の撮像位置における検査対象の有無を検出する検出手段と、前記検出手段が有と判定している間に、前記撮像位置における検査対象を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、前記検出手段が有と判定している間に、前記撮像手段によって生成された画像データに基づいて、前記検査対象の全ラインよりも少ないライン単位で欠陥検出処理を順次行う欠陥検出手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明は、前記欠陥検出手段が、前記検出手段が有と判定している間に、前記ライン単位で前記欠陥検出処理を行い、前記検出手段が無と判定している間に、前記検出手段が有から無と判定したときの前記欠陥検出処理が行われていない未処理ラインの欠陥検出処理を行うことを特徴とする。

また、本発明は、前記欠陥検出手段が、前記欠陥検出処理のステップごとに前記ライン単位で交互に行うことを特徴とする。

また、本発明は、搬送路において搬送される検査対象の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、前記搬送路の撮像位置における検査対象の有無を検出する検出工程と、前記検出工程によって有と判定している間に、前記撮像位置における検査対象を撮像し、画像データを生成する撮像工程と、前記検出手段が有と判定している間に、前記撮像工程によって生成された画像データに基づいて、前記検査対象の全ラインよりも少ないライン単位で欠陥検出処理を順次行う欠陥検出工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、迅速かつ容易に検査対象の欠陥検査を行うことができる。

（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態における欠陥検査装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態としての欠陥検査装置を示したものである。
欠陥検査装置１の検査対象２は、ベルトコンベアなどの生産ライン２０によって、走行方向Ａに搬送される長方形の樹脂板や枚葉フィルムなどのシートである。
この欠陥検査装置１は、所定分解能のパルスを出力するエンコーダ３と、検査対象２の有無を検出するセンサ４と、照明光を照射する照明部５とを備えている。また、欠陥検査装置１は、ラインごとに撮像を行うラインＣＣＤカメラ（撮像手段）６と、検査結果に応じて良品（ＯＫ）と不良品（ＮＧ）とに分別する分別機１１とを備えている。

エンコーダ３は、ベルトコンベアの回転に応じたパルスを出力するものであり、生産ライン２０の走行速度が変化しても、あらかじめ設定された分解能パルスを出力することにより、速度追従を行うためのものである。また、エンコーダ３は、欠陥検査結果のＯＫ／ＮＧ出力タイミングを調整するための測長パルスを出力する。
センサ４は、生産ライン２０によって搬送される検出位置Ｐ１における検査対象２の有無を検出する。すなわち、センサ４は、例えば光学センサなどからなり、検出位置Ｐ１に検査対象２が配されると、検出信号を出力する。

照明部５は、高周波点灯蛍光灯、石英ロッド照明、光ファイバ照明などのライン状照明装置であって、読取位置（撮像位置）Ｐ２に照明光を照射する。
ラインＣＣＤカメラ６は、照明部５による照明のもと、読取位置Ｐ２の検査対象２を撮像する。このラインＣＣＤカメラ６としては、２０４８素子、５０００素子、７４５０素子のものがあり、検査対象２の幅、走行速度及び欠陥を検出するために必要な分解能により、それら素子数や台数が設定される。
分別機１１は、検査結果が良であると、検査対象２をＯＫ側に搬送し、検査結果が不良であると、検査対象２をＮＧ側に搬送することにより、良品と不良品とを分別する。

また、欠陥検査装置１は、図２に示すように、シーケンサ７と、このシーケンサ７に接続された制御ＰＣ（Personal Computer）９と、この制御ＰＣ９に接続された画像処理装置（欠陥検出装置）８及び操作ＰＣ１０とを備えている。
シーケンサ７は、センサ４から出力された検出信号が入力されると、エンコーダ３から出力されたパルスをカウントし、当該パルスがあらかじめ設定された所定のパルス数に達すると、分解能パルスを画像処理装置８に出力する。
ここで、所定のパルス数は、検査対象２が検出位置Ｐ１から読取位置Ｐ２にまで至る距離Ｌ１に合わせて設定されるものである。すなわち、検査対象２が検出位置Ｐ１に配されてから、エンコーダ３から所定数のパルスが出力されると、検査対象２が読取位置Ｐ２に配されたことになる。なお、エンコーダ３、センサ４及びシーケンサ７は、読取位置Ｐ２における検査対象２の有無を検出する検出手段として機能するものである。
また、シーケンサ７は、制御ＰＣ９から出力されるＯＫ信号又はＮＧ信号に基づいて、分別機１１を駆動する。

制御ＰＣ９は、画像処理装置８、照明部５及びシーケンサ７を高速制御するためのリアルタイムＯＳを採用したコンピュータである。
画像処理装置８は分解能パルスを入力すると画像データを入力し、欠陥検出処理を行う。

さらに、シーケンサ７は、未処理ラインの欠陥検出処理を行うための処理信号を画像処理装置８に出力する。すなわち、読取位置Ｐ２において検査対象２が検出されなくなったときに画像処理装置８に入力されていた撮像データのライン数が、画像処理装置８による欠陥検出処理のライン単位に満たない場合があるが、この場合でも、画像処理装置８は、処理信号を受け付けると、ライン単位未満のライン数で欠陥検出処理を行う。
また、制御ＰＣ９は、画像処理装置８から出力された欠陥データを、欠陥ＮＯ、欠陥座標、欠陥サイズ及び欠陥分類名など欠陥詳細データとして操作ＰＣ１０に出力する。

操作ＰＣ１０は、検査条件の設定、検査中の画面表示、過去の検査結果の参照などを行うものであり、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＯＳを採用したコンピュータである。制御ＰＣ９から出力された欠陥詳細データを受け付けると、リストやマップ、画像として表示部に表示する。

画像処理装置８は、シーケンサ７から出力される分解能パルスのＯＮ／ＯＦＦに応じて、ラインＣＣＤカメラ６から出力される撮像データの読み出し及び読み出しの停止を順次行う。また、画像処理装置８は、読み出した撮像データに基づいて、あらかじめ設定された所定のライン単位で、リアルタイムに欠陥検出処理を順次行う。
図３は、画像処理装置８を示すブロック図である。
画像処理装置８は、カメラＩＦ１２と、速度補正部１３と、シェーディング補正部１４と、２値化処理部１５と、符号化処理部１６と、連結性処理部１７とを備えている。

カメラＩＦ１２は、ラインＣＣＤカメラ６の撮像データを入力するためのインターフェースである。
速度補正部１３は、生産ライン２０の速度に関わらず、流れ方向分解能を一定とするため、読み出し信号が入力されたときのみ、ラインＣＣＤカメラ６の撮像データを入力するものである。
シェーディング補正部１４は、読み出した撮像データを補正する。すなわち、レンズの歪や照明斑などのため、ラインＣＣＤカメラ６の撮像データは、素子位置により出力値のばらつきがある。シェーディング補正部１４は、入力された基準データの値が、あらかじめ設定された目標値となる補正係数を１画素単位で作成し、ラインＣＣＤカメラ６の撮像データにシェーディング補正係数を乗算することにより、撮像データを補正する。シェーディング補正係数は、検査中にも読み出し信号が入力されている間に更新することにより、地合いの変化に追従し、検出感度を安定化させている。

２値化処理部１５は、あらかじめ設定された閾値よりも明るい場合を明欠陥、暗い場合を暗欠陥として撮像データを２値化し、２値データを符号化処理部１６に出力する。閾値は、正常部を１００％として、％で設定される。また、検査中も閾値を更新することにより、検出感度を安定化させている。２値化の領域は、あらかじめ設定された検査範囲のみで設定される。検査範囲外の領域は、欠陥検出されない。また、２値化の領域が自動設定される場合には、検査対象２のエッジが検出されることにより設定される。
符号化処理部１６は、連結性処理部１７からの符号化切替要求により、ライン単位である符号化系列Ａ，Ｂを切り替え、２値化処理部１５から出力された２値データを、設定された画像処理単位（ライン単位）で圧縮し、連結性処理部１７に出力する。
連結性処理部１７は、欠陥の面積、幅、長さ、座標などの特徴量を抽出し、制御ＰＣ９に出力する。

次に、このように構成された本実施形態における欠陥検査装置１の作用について説明する。
図５は、画像処理装置８の欠陥検出処理のタイミングを示す説明図である。
生産ライン２０によって搬送されてきた検査対象２が検出位置Ｐ１に配されると、センサ４が検出信号をシーケンサ７に出力する。すなわち、センサ４は、検査対象２が検出位置Ｐ１にある間、パルスをオンに保持し、検査対象２が検出位置Ｐ１にないときオフにする。図５において、Ｔ１からＴ７までオンとされている。つまり、Ｔ１のときに、検査対象２の走行方向Ａの先端辺が検出位置Ｐ１に到達し、Ｔ７のときに、同一の検査対象２の後端辺が検出位置Ｐ１から走行方向Ａに離れることになる。

シーケンサ７は、センサ４から出力された検出信号を読み出すと、エンコーダ３から出力されたパルスをカウントし、所定のパルス数に達すると、分解能パルスを画像処理装置８に出力する。すなわち、シーケンサ７は、検査対象２が読取位置Ｐ２にある間、パルスをオンに保持し、検査対象２が読取位置Ｐ２にないときオフにする。ここで、検査対象２の検査範囲は、走行方向Ａの両端からＣ（ｍｍ）内側とするため、検出位置Ｐ１から読取位置Ｐ２までの距離をＬ１とすると、Ｔ１からＴ２までの時間は、Ｌ１＋Ｃの距離を検査対象２が走行する時間に相当する。そのため、Ｔ２のときに、検査対象２の先端辺よりＣ（ｍｍ）内側が読取位置Ｐ２に到達する。一方、Ｔ７からＴ１０までの時間は、Ｌ１−Ｃの距離を検査対象２が走行する時間に相当する。そのため、Ｔ１０のときに、検査対象２の検査範囲のＣ（ｍｍ）内側が読取位置Ｐ２から離れることになる。

シーケンサ７はＴ２からＴ１０の間、分解能パルスを画像処理装置８に出力する。
画像処理装置８は、分解能パルスを入力すると、撮像データをラインＣＣＤカメラ６から読み出し、系列Ａの分の欠陥検出処理の前ステップ（速度補正、シェーディング補正、２値化及び符号化）の処理を行う。
さらに、Ｔ２からあらかじめ設定された時間の経過後（Ｔ３）、画像処理装置８は、系列Ａの前ステップを終了し、系列Ｂの撮像データの読み出し及び前ステップの処理に切り替える。そして、画像処理装置８は、系列Ｂの前ステップ等の処理と同時に、系列Ａの後ステップ（符号化処理）の処理を行う。

さらに、Ｔ３からあらかじめ設定された時間の経過後（Ｔ４）、画像処理装置８は、系列Ｂの前ステップを終了し、次のラインの系列Ａの撮像データの読み出し及び前ステップの処理に切り替えるとともに、系列Ｂの後ステップ（符号化処理）の処理を行う。
すなわち、画像処理装置８は、欠陥検出処理の所定のステップごとに、ライン単位で交互に欠陥検出処理を行う。
さらに、検査対象２の後端辺が検出位置Ｐ１から走行方向Ａに離れると、センサ４は、検出信号の出力を停止する（Ｔ７）。これにより、シーケンサ７は、エンコーダ３からのパルスをカウントし、所定数のパルスに到達したときに、分解能パルスをオフにする（Ｔ１０）。

ここで、図４に示すように、画像処理装置８によるライン読み出しの途中で、画像処理装置８が欠陥検出処理を停止してしまうと、そのときまで読み出していたラインについては、ライン単位に満たないため、欠陥検出のための処理ができないことになる。つまり、終端の欠陥と次のシートの先端の欠陥が異なるシートであることが判定できない。
本実施形態における欠陥検査装置１では、シーケンサ７が、読み出し停止信号を出力してからあらかじめ設定された時間の経過後（図５に示すＴ１１）に、処理信号を画像処理装置８に出力する。画像処理装置８は、処理信号を受け付けると、分解能パルスがオフであっても、ライン単位未満の撮像データに対して、欠陥検査処理を行う。なお、画像処理装置８は、読取位置Ｐ２から判定位置Ｐ３までの距離Ｌ２において、ＯＫ／ＮＧの判定結果を出力する。

画像処理装置８は、欠陥検査の結果、欠陥が発見されると、その欠陥データを制御ＰＣ９に出力する。制御ＰＣ９は、欠陥データを受け付けると、シーケンサ７にＮＧ信号を出力するとともに、欠陥詳細データを操作ＰＣ１０に出力する。
そして、シーケンサ７は、ＮＧ信号を受け付けると、分別機１１を介して、検査対象２を不良品として分別する。
また、操作ＰＣ１０は、欠陥詳細データを受け付けると、リストやマップ、画像として表示部に表示する。

以上より、本実施形態における欠陥検査装置１によれば、検査対象２が読取位置Ｐ２にあるときに、画像処理装置８が欠陥検査処理を行うことから、検査対象２の欠陥検査をリアルタイムで行うことができ、迅速かつ容易に欠陥検査を行うことができる。
また、画像処理装置８は、シーケンサ７から出力された処理信号を受け付けると、分解能パルスがオフであっても、ライン単位未満の撮像データに対して、欠陥検査処理を行うことから、任意の間隔で間欠的に搬送される複数の検査対象２の欠陥検査を容易に行うことができる。
また、画像処理装置８は、欠陥検出処理の所定のステップごとに、ライン単位で交互に欠陥検出処理を行うことから、リアルタイムでの欠陥検査を容易に行うことができる。

次いで、本発明の欠陥検査装置１についての実施例について、以下に説明する。
検査対象２は、幅８００ｍｍ、長さ１６００ｍｍのシートであり、走行速度３０ｍ／分で走行している。
ラインＣＣＤカメラ６は、５０００素子のものが２台設置され、分解能０．１ｍｍ／素子×０．１ｍｍ／スキャンで読み取る。ラインＣＣＤカメラ６の走査周期は０．２ｍｓであるので、３０ｍ／分以下の場合でも、エンコーダ３により、流れ分解能０．１ｍｍ／スキャンで一定としている。
照明部５は、４０Ｗの高周波点灯蛍光灯である。

画像処理装置８は、株式会社メック製ＬＳＣ−４５０が使用され、ラインＣＣＤカメラ６の撮像データから、リアルタイムで欠陥検出を行っている。画像処理単位を１００スキャンとして処理を行ったため、１０ｍｍ単位で符号化処理と連結性処理とを行った。検査対象２の１０ｍｍ単位以内で終了した場合には、検査を終了させて欠陥検出を行った。
制御ＰＣ９は、リアルタイムＯＳを採用したコンピュータであり、操作ＰＣ１０は、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＸＰを採用したＮＥＣ製のパソコンである。
検査対象２に欠陥が含まれている場合は不良品、欠陥を含まない場合は良品として分別が可能となる。

また、下記の場合も検査が可能である。
１）検査対象２の長さが異なるものが混在する場合でも、センサ４で検査対象２が有と判断した範囲で欠陥検査が可能である。
２）検査対象２が近接して搬送される場合でも、リアルタイム処理が可能であるので、次の検査対象の撮像データの入力が行われる前に、ＯＫ／ＮＧの判定が可能となる。
３）検査対象２の走行速度が検査中に変動する場合でも、エンコーダ３によるパルスをカウントすることにより、速度追従が可能である。
４）検査対象２の長さが長いものでも大容量のメモリが不要となる。例えば、幅８００ｍｍ、長さ１６００ｍｍ、分解能０．１ｍｍ／素子×０．１ｍｍ／スキャンの場合は、１０８ＭＢのデータが処理されているが、全画像を保存するためのメモリ容量は不要である。ただし、ＯＫ／ＮＧ判定のタイミングの問題があるので、図１の距離Ｌ２は、検査対象２より長くする。

なお、上記実施形態において、照明部５による自動調光機能を設けてもよい。以下では、その自動調光機能について説明する。
照明の調光特性は、光源の種類によって変わるものである。図６及び図７は、高周波点灯蛍光灯の調光特性の一例を示すグラフである。
図６は、制御ＰＣ９から出力された制御値（ＤＡ＝０〜４０９５）により得られたラインＣＣＤカメラ６の出力値を示すものである。
この特性の近似式は、Ｙ＝−０．００００１Ｘ^２＋０．０８８０６Ｘ＋７１となる。
図７は、ラインＣＣＤカメラ６の出力を得るための制御値を示すものである。この特性の近似式は、Ｙ＝０．０４３８Ｘ^２＋２．５４５３Ｘ−３７５．９４となる。

上記の両近似式は、照明の機種により変わるため、実際に使用される蛍光灯であらかじめ調光特性が測定され、近似式の係数が設定される。
そして、欠陥検査開始前に、ラインＣＣＤカメラ６の指定した素子範囲の平均出力値があらかじめ求められ、この平均出力があらかじめ設定された上下限値内にあるかが確認される。平均出力値が上下限値の範囲外である場合、図７の近似式により、制御値が変更される。これにより、ラインＣＣＤカメラ６の出力値が、安定した状態で検査が可能となる。自動調光は、検査と同様、分解能パルスが入力されている間に行われる。仮に、検査対象２の１枚の間に処理時間が不足する場合は、次の検査対象２で継続して処理を行うことで処理を完了させた後、欠陥検査を開始する。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

本発明に係る欠陥検査装置の第１の実施形態を示す全体構成図である。 図１の欠陥検査装置を機能ごとに示すブロック図である。 図２の画像処理装置８を機能ごとに示すブロック図である。 ライン単位に満たない場合に途中で欠陥検査が終了する様子を示す図であって、画像処理部８の欠陥検出処理のタイミングを示す説明図である。 ライン単位に満たない場合でも、すべての欠陥検査が終了する様子を示す図であって、画像処理部８の欠陥検出処理のタイミングを示す説明図である。 制御ＰＣから出力された制御値により得られたラインＣＣＤカメラの出力値を示すグラフである。 ラインＣＣＤカメラの出力を得るための制御値を示すグラフである。

符号の説明

１ 欠陥検査装置
２ 検査対象
３ エンコーダ（検出手段）
４ センサ（検出手段）
６ ラインＣＣＤカメラ（撮像手段）
７ シーケンサ（検出手段）
８ 画像処理装置（欠陥検出装置）
９ 制御ＰＣ
１０ 操作ＰＣ
１１ 分別機
１２ カメラＩＦ
１３ 速度補正部
１４ シェーディング補正部
１５ ２値化処理部
１６ 符号化処理部
１７ 連結性処理部
Ｐ１ 検出位置
Ｐ２ 読取位置（撮像位置）
Ｐ３ 判定位置

Claims (4)

1. 搬送路において搬送される検査対象の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
   前記搬送路の撮像位置における検査対象の有無を検出する検出手段と、
   前記検出手段が有と判定している間に、前記撮像位置における検査対象を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、
   前記検出手段が有と判定している間に、前記撮像手段によって生成された画像データに基づいて、前記検査対象の全ラインよりも少ないライン単位で欠陥検出処理を順次行う欠陥検出手段とを備えることを特徴とする欠陥検査装置。
2. 前記欠陥検出手段は、
   前記検出手段が有と判定している間に、前記ライン単位で前記欠陥検出処理を行い、
   前記検出手段が無と判定している間に、前記検出手段が有から無と判定したときの前記欠陥検出処理が行われていない未処理ラインの欠陥検出処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 前記欠陥検出手段は、
   前記欠陥検出処理のステップごとに前記ライン単位で交互に行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査装置。
4. 搬送路において搬送される検査対象の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
   前記搬送路の撮像位置における検査対象の有無を検出する検出工程と、
   前記検出工程によって有と判定している間に、前記撮像位置における検査対象を撮像し、画像データを生成する撮像工程と、
   前記検出手段が有と判定している間に、前記撮像工程によって生成された画像データに基づいて、前記検査対象の全ラインよりも少ないライン単位で欠陥検出処理を順次行う欠陥検出工程とを含むことを特徴とする欠陥検査方法。

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